Production of Polyhydroxyalkanoates from Hydrolysate of Waste Activated Sludge

국문 초록 (Abstract)

생물학적 방법을 통한 하수처리과정 중 발생되는 잉여슬러지는 유기물과 미생물로 이루어진 폐기성 물질이며, 이를 처리하는것이 문제가 되고 있다. 본 연구에서는 잉여 슬러지 발생량을 저감시킬 수 있는 방법으로 preotease활성을 가지고 있는 Exiguobacterium sp. YS1 균주를 이용한 생물학적 방법과 SA-TSA complex bead를 이용한 화학적 방법을 이용해 슬러지를 가용화하는 실험을 수행하였다. 슬러지에 Exiguobacterium sp. YS1 균주를 접종하여 슬러지 내의 단백질성분을 분해하여 SCOD 농도를 높여 가용화 효율을 증대시킨다. TSA를 전달물질인 alginate와 결합하여 bead형태로 만들고 이를 이용해 슬러지를 가용화하여 PHA를 생합성하는데 쓰이는 탄소원인 VFAs를 만든다.. bead의 농도에 따른 가용화 효율을 비교하여 최적 가용화 조건을 탐색하였다. SA-TSA complex bead를 이용한 슬러지 가용화는 SA-TSA complex bead 30 % 의 농도에서 최적으로 슬러지를 가용화하는 것을 확인하였으며, 이를 통한 VFAs 수득률은 24-31 %로 비교적 높은 수치였다. 얻어진 VFAs는 80 % acetic acid 와 20% propionic acid 로 구성되어 있다. VFAs를 이용해 feast-famine 과정을 이용한 SBR 방법을 통해 PHA를 생합성하는 실험을 수행하였고, 군집을 분석하였다. SBR을 통해 분리된 혼합배양액을 통해 슬러지를 가용화여 얻은 가용화산물을 기질로 하여 PHAs를 생합성하는 실험을 수행하였고, 건체량의 25.9 %의 수득률을 얻었다. 이 결과를 통해 폐기성 물질인 슬러지를 가용화하여 VFAs를 얻음으로써 슬러지 감량화 효과를 얻는 동시에 고부가가치의 biopolymer를 효과적으로 만들 수 있음을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• I. Introduction 1
• II. Materials and methods 9
• 1. Solubilization of Waste Activated Sludge 9
• 1.1. Biological solubilization using Exiguobacterium sp. YS1 9
• 1.2. Chemical solubilization using SA-TSA complex beads 9
• 2. Enrichment of microorganism by Sequencing Batch Reactor process 11
• 3. PHA production using hydrolysate as a carbon source 12
• 4. Analytical methods 13
• III. Results and discussion 16
• 1. Solubilization of WAS 16
• 1.1. Biological solubilization using Exiguobacterium sp. YS1 16
• 1.2. Chemical solubilization using SA-TSA complex beads 21
• 2. DGGE analysis of the microbial community 25
• 3. SBR operation 28
• 4. Biosynthesis of PHAs from Microbial Mixed Cultures 30
• IV. Conclusion 34
• V. References 37
• VI. 초록 41